把电子分频玩到出神入化——深圳发烧达人郑先生

2024-01-18 11:46


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玩电子分频的发烧友不多,原因很复杂。首先能选择的分频器不多,除了一些专业产品外,高端的只有日本金嗓子Accuphase仍在生产。第二,可以做手动分频的音箱也不多,大部分产品都内置了被动分频器,所以玩电子分音通常都是JBL等音箱的拥簇者。第三,电子分频意味着每一个单元都有独立功放推动,不但阵容庞大,成本也随之提高。最后,电子分频整个系统加起来非常复杂,虽然可以按照自己的喜好口味进行调音,但分频点、分频斜率、高通与低通、音量等调整如何做到平衡正确,恐怕不是初烧的朋友可以驾驭。因此我们说,能在音响系上玩电子分频者,都是资深高手,而能把电子分频玩到出神入化,那就更是高手中的高手,深圳的郑先生就是这么一位隐世高手。


Hi-Fi史上电子分频之始作俑者应该是Marantz,早在上世纪50年代,他们就率先推出电子分频器,当然是电子管的。目前电子分频应用于舞台专业音响已经很普遍,使用独立机器进行电子分频可以根据喇叭单元特性进行设置,得到准确的分频点、衰减斜率及平直的频响合成曲线。所谓电子分频,就是将分频电路提前到功放之前的电路拓扑设计,与普通音箱分频器在功放之后有本质上的区别。或许电子分频这个名字并不那么准确,因为所有分频器都是基于电子元件制成的,但电子分频一般被集成在独立的机箱中,电路主要由运放、电容和电阻等常见元器件,如果是数字式电子分频还会加上ADC与DAC等解码芯片组成。

根据《实用扬声器技术》编著者王以真老师的总结,电子分频有以下优点:

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瞬态响应得到改善,每个单元都有独立功放推动,控制力方面改善非常明显,声音的弹性、力度、冲击力和透明度可以明显提高。

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每个功放工作频宽变窄,工作起来自然更轻松。

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频过载可能性降低,由于先分频再放大,高音与低音信号可以不受中频影响,降低了功率要求,余裕度也更宽,可以改用音质美的小胆机推高音,大功率大电流晶体机推低音,各取所长,除了对提升整体效果有好处,还能保护喇叭单元。


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动态范围提高;

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互调失真小;

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每个单元灵敏度便于调整控制。此外电子分频精度高,由于扬声器阻抗的特性并非线性(非恒阻),传统被动式功率分频容易出现频率漂移,而电子分频无论音箱负载特性或阻抗曲线如何起伏,分频点都不会改变。


好处多多,那采用了电子分频技术的音响系统就天下无敌了吗?当然不是!电子分频的常见误区包括:

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● 电子分频没有相位偏移。电子分频和传统被动式功率分频,基本框架结构或者说交流等效电路是一样的,相位偏移必然存在,相位不偏转如何实现分频?这是分频的基础,二者区别仅仅是放在功放之前还是之后罢了。

● 电子分频高大上。被动分频和电子分频只是形式不同、调整手法不同,各有千秋,没有绝对的高下之分。甚至市场价几百元的有源小音箱,采用电子分频方式也不稀奇,在舞台扩声系统上,由于被动分频的功率损耗可观,用电子分频方式反而能有效降低成本。

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● 电子分频对喇叭单元性能要求高。有人以为功放直通喇叭单元,最终音色表现依赖喇叭单元自身特性。其实设计电子分频方式,所谓的幅频特性、相频特性和阻抗补偿与传统被动分频无异,设计得好并不会有太大区别。很多中低价位音箱产品无法达到预期效果,主要是一些设计者仅仅用巴特沃兹(Butterworth)或林奎兹(Linkwitz-Riley)滤波器,简单的构成基础高、低通滤波器,也不认真理解喇叭单元特性,这不能怪罪被动式分频器。




电子分频所使用的分频器,从结构上又分成模拟式与数字式。模拟式分频器工作原理是由电容器和电感线圈构成的LC滤波网络,高通滤波器利用电容,只让高频信号通过而阻止低频信号;低音则利用电感,只让低频信号通过而阻止高频信号;中音则是一个带通滤波器,除了一低一高两个分频点之间的频率都可以通过。在实际的分频器中,有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异,还要加入衰减电阻;另外,有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网络,使音箱的阻抗曲线平坦一些,以便于功放驱动。也有产品使用OP运放构成的GIC滤波器,取代LC滤波以获得更小相位偏移。换句话说,模拟式的电子分频器的每个分频点都是固定的,通常以多个模块方式让用家自己挑选分频器,上面可设置分频斜率、简单调整相位等。


每个中高音单元都有独立的Pioneer衰减器,能更好与低音取得平衡。主人希望有更快的速度与更高的分析力,搭配全套音乐丝带Nordost的奥丁Odin系列线材


新的数字式分频器功能越来越强大,可自由从二路加至四路、五路;分频点设置有99个或更多;分频斜率也由-6dB、-12dB、-18dB、-24dB、-48dB到惊人的-96dB。数字电子分频器的原理是先让模拟讯号进行A/D转换,在数字领域进行包括音量在内的各种调整,失真非常的低。尤其是时间相位控制,可以由0至999公分每1公分一级,调整喇叭单元前后安置引起的发声时间延迟,只要输入距离差距机器就会自行计算出时间延迟,最终得到良好准确的时间相位。一些新产品还加入空间校正处理功能,把空间尺寸造成的频响不平坦、装修造成的混响特性都进行校正。处理后的讯号再D/A还原成模拟讯号,交给功放去驱动音箱。

一派发烧友认为模拟式的线路更自然、没有A/D与D/A过程造成的细节损失,尤其是瞬态反应与音乐表情难能可贵。只要分频模块设计完善,多准备几个模块同样可以进行很多变化,应付多路分频的需求。另一派发烧友认为数字线路虽然结构更复杂,但相较于它获得的好处,比如解决空间缺陷、处理时间延迟、极小相位失真等,那一点点音质的变化可以忽略不计。我自己比较倾向支持数字派,它用更经济的成本可以获得更有效的处理。如果音响系统连基本的三频均衡都无法做到,耳朵听到的声音高低起伏,许多凹陷与突起如果造成遮蔽效应(某个频率的能量特别大,会遮蔽附近频率使耳朵听不到),那还谈什么细节呢?数字技术不只每年让手机加速,其实它也可以带来声音的革命性变化,所以我经常提醒所有发烧友,不要拒绝数字技术的所有可能性。


共四套Cello的四件式Performance与Duet 350后级来推动分频系统

科普了电子分频常识,再来介绍深圳的超级发烧友郑先生,读者就更能理解他这套超级系统的厉害之处了。来自潮汕的郑先生经营港口物流生意,偌大的办公室就在深圳福永码头边上,工程进行的关系,路边尘土飞扬,但一进到郑先生的办公大楼却是窗明几净,仿若世外桃源。郑先生就在约一百平米的办公室玩音响,单是面积之开阔就让人羡慕不已。应该说整个办公园区都是郑先生的产业,里面包含了办公、会议、私人会所、餐厅等不同用途,郑先生日常主要的工作,即是坐在办公桌后面品茶聆乐,真是神仙不换的生活境界。办公室摆放音响器材的区域,以红砖贴墙,除了天花板几块木制扩散器外,仅有木地板上的一大片地毯,其他很少声学处理,因为面积够大,低频驻波等问题是不存在的。

早就实现了财务自由,郑先生可以花大把代价购买世界最顶级的音响系统,但他却想自己动手,打造属于自己风格的声音。那比人还高的积木式结构号角音箱,是委请深圳艺致科技EIZZ负责人钱先生协助设计的,进行四路五分频推动。所谓积木结构是指每个单元都有独立箱体,以厚重的高压板(也就是常说的钢琴响板)制作,可按需求进行上下错位排列。音箱使用的单元清一色为TAD产品,TAD母公司是日本先锋Pioneer,其实1937年Pioneer成立时,主业就是制作音箱与单元,后来才逐渐衍生成多种产品。1970年代时,Pioneer已经是全球首屈一指的音响器材领导者,但高层认为应该重新出发,成立新的公司专门制作“前所未有”的超级音响,TAD于焉诞生。为了追求“世界第一”的目标,TAD的打从一开始就相当大胆,邀请原任JBL副总裁的Bart Locanthi加盟。



巨无霸号角音箱以钢琴响板制作,每个单元都有独立单元,积木结构可以任意排列组合

1978年是TAD重要的一年,他们发布了首款压缩驱动高音TD4001,搭载这款压缩驱动器的就是1983年发售的Exclusive Model 2402以及两个低音版本的2401。TD-4001首创采用了铍金属振膜,即使在40多年后的今天,使用铍振膜的单元依然是极高的技术,可以想见TAD的高光时刻如何辉煌。后来TAD(Pioneer)的ED-911、ED-915、TD-4001、TD-4002、TD-4003、TD-2001、TD-2002这几款压缩驱动器,还有带式超高音PT-R7III(标称频响上限达到120kHz!)等,连挂着先锋品牌的音箱S-9500/S-9500DV,它们的球顶中音和带式高音的振膜全是铍金属制作。



全部TAD的单元。TD4001驱动头+TH4001木号角的中音(负责800Hz-5kHz最重要的中频段)、TD2001驱动头+TH2001木号角的高音(负责5kHz以上高频段),中间还增添了ET703超高音(在7kHz以上增加泛音)


后来TAD遇到新秀品牌挑战,他们都指出TAD的设计有点过时,无法很好适应当今的大动态数字音乐需求,尤其大口径低音单元速度有点慢。的确近50年前的设计、生产工艺、材料科技都无法与今天相比,但不惜成本的态度恐怕也是今天所欠缺的,所以TAD以TD-4001搭配TL-1601的Exclusive系列监听音箱,依然是许多资深发烧友梦寐以求的逸品。可惜能把TAD号角音箱玩得出采的人并不多,一方面为了修正号角带来的失真,TAD把分音器做得比较复杂,导致低音效率降低;二方面发烧友忽略了录音室中都以大功率晶体机搭配,他们改用小功率胆机希望获得更醇美质感,却往往失去了平衡度。要玩好TAD,电子分频应该是聪明之道,扬其长避其短,主动分频让每个不同单元只负责较窄的频宽,再以足够功率伺候,要发出惊天动地的大声压与大动态就不是难事。





下面是15英寸的TAD1601C低音单元(注意纸盆上有个特别版的三角标示),负责290Hz以下频率;上面是罕见的TAD1201石墨振膜单元,负责290-800Hz的中低频段


帮郑先生设计音箱的深圳艺致科技EIZZ,也就是目前国内生产最高端黑胶唱盘的厂家,他们的EZ-3000铸铁重型黑胶唱盘重量将近250公斤,机体由球墨铸铁配合一定比例稀土材料铸造,振动频率控制在7Hz以下,铸造材料经2年的自然应力释放再加工成型。唱盘底座采多层物理避震结构,多层弹簧钢板+钢丝悬挂构成了第一级避震方式,脚钉采用了一点式接触的氮化硅球做第二次避震,配合专用的德国产空气气囊平台形成三次避震,针对外界震动频率在5Hz-8000Hz可以隔离掉95%,从而保证了唱盘工作的背景安静度和超低的抖动率。铸造工艺的铜盘配合高精度陶瓷主轴,抖动率可控制在0.08%以内。我曾多次与艺致的钱先生合作主持产品介绍,对重量超过200公斤的气浮避震机架、无所不用其极使用国外秘制变压器与补品元器件的电子管唱放、电源分体前级、212单声道后级等产品都佩服得五体投地。

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